DOI: 10.1016/j.carbon.2020.12.077

通过简单的静电纺丝成功制备了FeIII-MOF-5衍生/碳纤维复合材料（FMCFs），并深入研究了这些碳基复合材料的电磁波（EM）衰减特性。所制备的FMCFs具有良好的电磁波吸收性能，在1.4mm的小厚度下可获得-39.2dB的最大反射损耗（RL），带宽为4.44GHz，此外，还从磁损耗、偶极子极化损耗和界面极化等方面探讨了FMCFs电磁波吸收的控制机理。更重要的是，为了展示FMCFs材料在实际应用中的能力，进一步利用ANSYS Electronics Desktop 2018（HFSS）证明了其雷达散射截面（RCS）的缩减，带有FMCFs的材料涂层对RCS值的贡献很大，最强的RCS缩减值高达32dBm2。将仿真技术与材料设计相结合对于研究电磁波吸收涂层的吸收机理和合理设计具有重要意义。

图1.（a）FMCFs复合材料的合成策略示意图；（b）纯碳纤维的SEM图像；（c）FeIII-MOF-5颗粒；（d-f）具有不同浓度FeIII-MOF-5衍生复合材料的碳纤维（d为S-40；e为S-50；f为S-60）；（g）S-60样品的TEM图像。

图2.（a）XRD图，（b，e）BET信息，（d）拉曼光谱，（c）Zn 2p的XPS检测，（f）使用不同浓度FeIII-MOF-5颗粒的FMCFs 的Fe2p XPS光谱，以及（g）S-50的XPS数据。

图3.在2-18GHz范围内，FMCFs（S-0，S-40，S-50和S-60）的复介电常数（a：实部；b：虚部）和复磁导率（d：实部；e：虚部）；（c）FMCFs的tanδε值和（f）tanδm。

图4.（a）在2-18GHz范围内，FMCFs的Zr值和（b）α值；（c）FMCFs复合材料的磁滞回线和（d）扩大的磁滞回线。

图5.分别为（a）S-0，（b）S-40，（c）S-50，（d）S-60的反射损耗值与频率和厚度的二维图像；（e）对于S-0、S-40、S-50和S-60 FMCFs，反射损耗峰值带宽的条形图，以及（f）厚度低至1.4mm时的反射损耗峰值。

图6.碳基复合材料的电磁波衰减机理图。

图7.样品的HFSS仿真结果：PEC（a），由样品S-40（b），S-50（c）和S-60（d）覆盖的PEC基底。样品在不同扫描角下的RCS仿真图（e），去除含PEC的复合材料可实现RCS的缩减（f）。